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製品開発の試作・PoC|量産と検証を見据えた試作の設計

試作やPoCは、後の量産や検証基準を見据えて設計するほど次工程が進みます。何を確かめる試作なのかを定義し、量産につながる試作の進め方を解説します。

試作・PoCを量産につなげる設計にする

試作やPoCは「動いた」で終わらせず、後の量産や検証基準を見据えて設計するほど次工程が滑らかになります。何を確かめるための試作かを定義しないと、作っただけで判断材料が残りません。

試作やPoCから相談したい場合は、試作から量産への支援会社図面なしから相談できる会社を比較できます。

試作で最も多い失敗は、「全部入りの試作品を1台作ろうとする」ことです。

機構・意匠・機能・量産条件を1台で全て検証しようとすると、製作期間が長くなる上に、どれか1要素の修正が他要素に波及して試作の意味がなくなります。

試作は目的別に分けて作り、それぞれで「何を確かめ、何を確かめないか」を明確にするのが原則です。

実務では試作を3つに分類して進めます。第一が機構試作(メカニカルプロトタイプ)で、3Dプリンタや切削で動きと寸法を確認します。

第二が意匠試作(アピアランスモデル)で、外観・質感・色・ロゴを評価します。

第三がPoCを兼ねた量産前提試作(エンジニアリングプロトタイプ)で、量産と同じ材料・加工方法を使い、性能と歩留まりを評価します。

それぞれ製作期間も費用も大きく違うため、目的を混ぜないことが時間とお金を節約します。

このページでは、試作の3分類とPoCの設計手順、量産可否判定で気をつけるポイントを解説します。

この工程で決めること

  • 試作の目的: 機構検証/意匠検証/量産前提検証のどれか(複数なら別々に作る)
  • 確認すること: 寸法、動き、強度、組立性、外観、機能、消費電力、発熱など
  • 確認しないこと: 試作で評価対象外とする項目(後工程に回すもの)を明文化
  • 製作方法: 3Dプリンタ/切削/簡易金型/量産同等材料、メーカー or 社内製作
  • 評価基準: 合否判定の基準、評価項目ごとのKPI、評価者と評価環境
  • 反映先: 試作結果をどの設計図書(要件・図面・BOM・工程図)にフィードバックするか

試作の3分類

機構試作(メカニカル)

3Dプリンタ、切削、板金で部品を作り、組立精度・動き・干渉を確認。寸法公差や強度評価が主目的。製作期間1〜3週間、費用10〜100万円が目安。

意匠試作(アピアランス)

塗装・印刷・表面処理を施して外観評価。投資家ピッチ、ユーザー評価、撮影用にも使います。製作期間2〜4週間、費用50〜300万円が目安。

量産前提試作(エンジニアリング)

量産と同じ材料・加工方法で作り、性能・歩留まり・量産可否を検証。簡易金型を起こすこともあります。製作期間1〜3か月、費用300〜2000万円が目安。

代表的な進め方(ステップ図)

1

試作目的の整理

「この試作で何を判断するか」を1〜2項目に絞ります。3項目以上ある場合は、試作を分けます。目的が曖昧な試作は、結果の解釈で揉めます。

2

評価項目と合否基準の作成

評価項目ごとに、合格条件・測定方法・測定環境・評価者を決めます。「動くこと」ではなく「30N荷重時に変位2mm以下」のように数値化します。

3

試作仕様書の作成

図面、BOM、製作方法、表面処理、組立方法、納期、必要数量を整理。試作メーカーがそのまま見積もれる粒度にします。

4

試作メーカー選定と発注

機構試作なら町工場や試作ラボ、意匠試作ならモデルメーカー、量産前提試作なら量産候補メーカー自身に依頼します。試作と量産で同じメーカーが望ましい場合もあります。

5

評価実施と結果記録

評価項目ごとに合否を記録。NG項目は原因(設計/製造/評価環境)を切り分け、設計変更が必要なら設計フェーズに戻します。

6

次フェーズへの反映

試作結果をDFM/DFAレビュー、量産試作、検査基準にフィードバックします。試作を「作って終わり」にせず、次工程の判断材料として蓄積します。

よくある失敗と回避策

うまくいく進め方

  • 試作を目的別に3〜5回に分け、段階的に精度を上げる
  • 評価項目を数値化し、合否基準を試作前に決める
  • 3Dプリンタ試作で量産可否を判断しない
  • 量産前提試作は量産候補メーカーで作る
  • 試作結果をDFM/DFAレビューに連携する
陥りがちな失敗

  • 1台の試作で全部確認しようとして、設計が複雑化
  • 3Dプリンタ品の強度で量産品の強度を見込む
  • 意匠評価用の試作を機能評価にも使い、判断ミス
  • 評価項目を後付けし、再試作で時間とお金を浪費
  • 試作結果をドキュメント化せず、量産時に再発見

外部支援を入れるかの判断

試作そのものは試作メーカーが製作しますが、「試作の目的設計」「評価項目の組み立て」「結果の解釈と次工程への連携」は発注者側のマネジメント領域です。

社内に試作マネジメント経験者がいる場合は、試作メーカーとの直接やり取りで十分です。

経験者がいない場合、特に量産前提試作(エンジニアリングプロトタイプ)からの量産移行は、専門家の伴走が費用対効果が高い領域です。簡易金型費・治工具費・量産メーカー選定の判断ミスが、桁違いの損失につながるためです。

支援会社に確認すべきこと

  • 公式ページで「試作」「PoC」「プロトタイピング」が明示されているか
  • 試作の3分類(機構/意匠/量産前提)の使い分け実績
  • 試作メーカーネットワーク(国内/海外、価格帯別)
  • 評価項目設計と試験実施のサポート範囲
  • 量産前提試作から量産試作(P0/P1/P2)への引き継ぎ実績
  • 試作期間・費用の見積もり精度

このページのFAQ

試作は何回くらい繰り返しますか?

製品の複雑さと新規性によりますが、機構2〜3回、意匠1〜2回、量産前提1〜2回の合計4〜7回が目安です。「1発で完成」を狙うと、評価項目を盛り込みすぎて失敗します。

3Dプリンタ試作で量産可否は判断できますか?

寸法・形状・組立順序の検証には使えますが、強度・耐久・量産歩留まりは別の検証が必要です。3Dプリンタの材料特性は量産材料と異なるため、機能評価の最終判断には量産前提試作が必要です。

試作費用はどのくらい見ておけばいいですか?

全試作合計の費用は、試作目的、回数、部品点数、認証・評価の有無で大きく変わります。意匠試作、機能試作、量産前提試作を分けて見積もり、材料費・外注加工費・評価費・改版費を別枠で確認してください。

クラウドファンディング前にどの試作を見せるべきですか?

意匠試作と動画用の動作試作が一般的です。量産可否はまだ未確定でも、外観と基本動作を見せて事前予約を獲得し、その資金で量産前提試作に進む流れがハードウェアスタートアップの定番です。

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